斷路器跳合閘線圈燒毀的原因分析及管控措施

王昭濱 王鵬

【摘 要】針對斷路器分合閘操作過程中線圈燒毀的現(xiàn)象，結(jié)合分合閘回路工作原理，分析了其根本原因是輔助開關(guān)延遲切換，線圈長時(shí)間帶電而燒毀。斷路器本體機(jī)構(gòu)故障，裝配工藝不完善，設(shè)備老化等原因都可能導(dǎo)致輔助開關(guān)延遲切換而燒毀線圈。同時(shí)提出了預(yù)防措施，為同類故障的分析及預(yù)防提供了參考。

【關(guān)鍵字】跳合閘線圈；燒毀；原因分析；措施

1 斷路器分合閘回路原理分析

如圖1所示為斷路器第一組分閘回路簡圖，以A相為例，合閘狀態(tài)時(shí)，輔助開關(guān)S閉合，11YJJ為壓力低閉鎖觸點(diǎn)，正常狀態(tài)下閉合。分閘操作時(shí)，分閘繼電器觸點(diǎn)STJA閉合，自保持繼電器11TBIJA、防跳啟動(dòng)繼電器12TBIJA及第一組分閘線圈Y1得電，分閘回路導(dǎo)通并形成自保持，分閘線圈勵(lì)磁脫扣完成分閘操作，隨后輔助開關(guān)S斷開，從而斷開分閘回路。圖2為第二組分閘回路簡圖，工作原理同圖1。

如圖3所示為斷路器合閘回路簡圖，同樣以A相為例，分閘狀態(tài)時(shí)，輔助開關(guān)S閉合，11YJJ為壓力低閉鎖觸點(diǎn)，正常狀態(tài)下閉合。合閘操作時(shí)，合閘繼電器觸點(diǎn)1SHJA閉合，合閘自保持繼電器SHJA及合閘線圈Y3得電，合閘回路導(dǎo)通并形成自保持，合閘線圈勵(lì)磁脫扣，完成合閘操作，隨后輔助開關(guān)S斷開，從而斷開合閘回路。

2 原因分析及管控措施

2.1自保持回路分析

如圖1、圖2及圖3所示，分合閘回路中均有自保持繼電器。自保持繼電器一方面是為了保證有足夠的時(shí)間進(jìn)行分合閘操作，同時(shí)也是考慮到若分閘觸點(diǎn)STJA及合閘觸點(diǎn)1SHJA先于輔助開關(guān)S斷開，則由于分、合閘觸點(diǎn)容量不夠可能會(huì)被電弧燒壞。另外很重要的一方面是基于合閘回路的防跳需要。當(dāng)斷路器合閘于永久故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)通分閘回路，啟動(dòng)防跳繼電器12TBIJA及22TBIJA得電，圖3中常開觸點(diǎn)12TBIJA及22TBIJA閉合，防跳繼電器1TBUJA得電，常開觸點(diǎn)1TBUJA閉合，防跳繼電器2TBUJA得電，常開觸點(diǎn)2TBUJA閉合形成自保持。同時(shí)常閉觸點(diǎn)1TBUJA及2TBUJA斷開，從而斷開合閘回路，避免了斷路器“跳躍”。

由于自保持回路的存在，分合閘操作時(shí)，當(dāng)斷路器機(jī)構(gòu)本體故障等原因?qū)е聰嗦菲骶弰?dòng)甚至拒動(dòng)，輔助開關(guān)S延遲切換，使得跳合閘線圈長時(shí)間帶電而燒毀。

2.2 斷路器機(jī)構(gòu)本體故障導(dǎo)致的線圈燒毀

斷路器傳動(dòng)部分卡澀、斷裂或變形，分合閘摯子變形或是分合閘摯子動(dòng)作扣入太深、扣合面變形使得摩擦力較大，而出現(xiàn)“咬死”現(xiàn)象，導(dǎo)致斷路器緩動(dòng)或拒動(dòng)，操作過程中斷路器不能及時(shí)分合閘，輔助開關(guān)延遲切換，線圈長時(shí)間帶電而燒毀。動(dòng)鐵芯與與分合閘摯子之間的間隙不匹配，導(dǎo)致動(dòng)鐵芯動(dòng)能無法滿足斷路器及時(shí)分合閘的要求[3]，分合閘操作時(shí)，斷路器緩動(dòng)或拒動(dòng)而燒毀線圈。因此檢修過程中，應(yīng)仔細(xì)檢查機(jī)械傳動(dòng)部分、分合閘摯子及鐵芯，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理。

對于液壓機(jī)構(gòu)的斷路器，密封失效和液壓油殘留氣泡或是潔凈度不夠時(shí)，有可能導(dǎo)致分合閘操作無法及時(shí)到位。當(dāng)液壓機(jī)構(gòu)一級閥閥針與閥芯密封不良，合閘操作時(shí)一級閥閥針無法有效堵住泄壓孔，導(dǎo)致流入二級閥底部的高壓油部分外漏，從而使得二級閥閥桿動(dòng)力不足，最終導(dǎo)致高壓油不能迅速流入工作缸底部及時(shí)完成合閘操作，從而輔助開關(guān)延遲切換，線圈長時(shí)間帶電而燒毀[6]。因此，檢修作業(yè)中應(yīng)高度關(guān)注液壓機(jī)構(gòu)密封狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)密封不良缺陷并處理。當(dāng)液壓油殘留氣泡或潔凈度不滿足要求時(shí)，儲(chǔ)能電機(jī)建壓后存在“虛壓”，分合閘操作時(shí)，“虛壓”使得斷路器動(dòng)力不足，無法及時(shí)完成分合閘操作，輔助開關(guān)延遲切換燒毀線圈。應(yīng)按要求定期對液壓油進(jìn)行濾油，更換使用時(shí)間較長油質(zhì)嚴(yán)重老化的液壓油。

2.3 裝配工藝及設(shè)備老化導(dǎo)致線圈燒毀

斷路器的裝配工藝也是重要的因素之一，工藝不良可能會(huì)導(dǎo)致輔助開關(guān)延遲切換。輔助開關(guān)安裝不緊固，與機(jī)構(gòu)連桿角度不匹配，多次操作后松動(dòng)變位，觸點(diǎn)卡澀，轉(zhuǎn)換不靈活。此外在分合閘鐵芯安裝時(shí)應(yīng)注意鐵芯行程和沖程的調(diào)試，應(yīng)使鐵芯有足夠的動(dòng)作空間，同時(shí)應(yīng)避免鐵芯動(dòng)作卡澀[7]。個(gè)別產(chǎn)品甚至使用塑料材質(zhì)輔助開關(guān)，操作過程中很容易斷裂。這些因素都使得輔助開關(guān)延遲切換甚至無法切換而燒毀線圈。因此必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行工藝安裝，任何的僥幸和毫厘之差都可能導(dǎo)致線圈燒毀。

輔助開關(guān)在長期的操作過程中，隨著操作頻次的增加，觸點(diǎn)反復(fù)被燃弧灼燒，特別是對于容量較小的輔助開關(guān)，觸點(diǎn)更易損壞黏連，最終使得線圈長時(shí)間帶電而燒毀。有些斷路器，由于合閘電流較大，為避免電弧燒壞回路，而采用合閘接觸器（如電磁機(jī)構(gòu)斷路器），但是合閘接觸器觸點(diǎn)在較大合閘電流的長期作用下也很容易燒壞，導(dǎo)致觸點(diǎn)黏連，使得線圈長時(shí)間帶電而燒毀。此外若分合閘回路中觸點(diǎn)電阻由于氧化等原因而增大或是分合閘回路導(dǎo)線線徑較小，分合閘操作過程中，線圈兩端分得較小電壓，從而減小線圈勵(lì)磁電流導(dǎo)致斷路器緩動(dòng)或拒動(dòng)，輔助開關(guān)延遲切換燒毀線圈。因此在檢修作業(yè)中，應(yīng)注意檢查輔助開關(guān)損壞情況，測試分合閘回路絕緣電阻和直阻，以及線圈本身直阻，判斷是否符合規(guī)程規(guī)范要求，或是與歷年數(shù)據(jù)及其它相數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，分析原因，找出故障，對損壞觸點(diǎn)進(jìn)行處理或更換。

2.4 其它原因?qū)е碌臒龤?/p>

對于不同的操作機(jī)構(gòu)，跳合閘線圈電流也不同。電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器，其合閘電流較彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)（多為2-5安培）大很多，能達(dá)數(shù)十安甚至上百安培，如此大的電流更容易造成回路拉弧損傷，觸點(diǎn)黏連，最終導(dǎo)致線圈長時(shí)間帶電而燒毀。

此外，在斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)時(shí)，務(wù)必禁止誤甩開輔助開關(guān)，而直接將試驗(yàn)電源施加在跳合閘線圈兩端，否則試驗(yàn)過程中很可能燒毀線圈。

3 結(jié)論

斷路器跳合閘線圈燒毀的根本原因是因?yàn)榫€圈長時(shí)間帶電。由于自保持回路的存在，斷路器機(jī)構(gòu)本體故障、裝配工藝、設(shè)備老化等都可能導(dǎo)致線圈長時(shí)間帶電而燒毀。

此外對于故障原因的分析，還可以通過分析跳合閘線圈電流波形來進(jìn)行，操作過程中的故障都會(huì)在線圈電流上反映出來。對于故障的預(yù)防，也可以考慮在分合閘回路中加裝時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)，一旦線圈長時(shí)間帶電，則可通過時(shí)間繼電器來斷開回路保護(hù)線圈。線圈燒毀影響了斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重者造成重大經(jīng)濟(jì)損失。我們不但要查明原因，更要積極預(yù)防，要認(rèn)真負(fù)責(zé)開展檢修作業(yè)，這樣才能將故障損失降至最低程度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周國星，邢曉娟.斷路器合閘線圈、接觸器燒毀現(xiàn)象分析及改進(jìn)[J].繼電器，2006，34（23）：70-71

[2] 胡浩，劉玉海，李元安.斷路器合閘線圈燒毀原因分析與改進(jìn)[J].山東電力技術(shù)，2014，198（2）：52

（作者單位：國網(wǎng)鶴崗供電公司）